Isu dan polisi penggunaan racun perosak dalam tanaman padi

Telah jelas bahawa pendekatan alternatif untuk pengurusan perosak padi diperlukan. Bagi mengatasi serangan penyakit dan perosak utama padi, kemajuan yang pesat telah dibuat untuk membangunkan varieti dengan kerintangan yang sesuai (Jena dan Mackill 2008, Zeigler dan Savary 2009) dan dalam banyak kes, terutamanya kerintangan kepada penyakit, varieti ini berjaya (Bonman et al 1992, Jena dan Mackill 2008). Kerajaan mula memikirkan semula keperluan untuk dasar pemberian subsidi bagi penggunaan racun perosak. Mereka juga mula mengetatkan peraturan racun serangga dengan penguatkuasaan lebih ketat di beberapa negara pengeluar beras. Pengurusan perosak bersepadu (IPM) adalah pendekatan yang telah dibangunkan supaya petani digalakkan untuk menyekat penggunaan racun perosak sehingga perosak mencapai tahap kerosakan ekonomik (Teng, 1994).

Walau bagaimanapun, beberapa tekanan telah menyebabkan penggunaan racun perosak yang tinggi bagi tanaman padi, walaupun terdapat bukti-bukti jelas penggunaan racun perosak bagi kawalan serangga dan penyakit sering menjadi tidak produktif kerana kesan buruk ke atas organisma berfaedah dan keseimbangan semulajadi:

• Petani, pembuat dasar, dan pegawai-pegawai pengembangan telah terbiasa untuk menggunakan racun perosak sebagai "ubat" bagi menyembuhkan masalah perosak, dalam kebanyakan kes sebagai ubat pencegahan, dan sebagai "insurans" terhadap kecederaan (Zadoks 1985), "masalah" yang sebenarnya hanya menyebabkan kerugian yang kecil.
• Didorong oleh motif keuntungan, syarikat-syarikat kimia menjalankan kempen pemasaran intensif yang diterajui oleh sekumpulan jurujual yang hadir dalam kawasan tanaman padi.
• Ketika mana upah ladang telah meningkat kerana pertumbuhan ekonomi di Asia, racun rumpai digunakan bagi menggantikan amalan mencabut rumpai secara manual (Naylor 1996), termasuklah peralihan kaedah menanam dari pemindahan kepada kaedah tabur terus (Pandey dan Velasco 2005). Di Asia, kira-kira 20% daripada kawasan padi ditanam secara tabur terus: hampir semua kawasan selatan Vietnam dan Semenanjung Malaysia ditanam secara tabur terus, manakala kaedah pemindahan padi masih cenderung digunakan di Indonesia dan Bangladesh. Rumpai adalah punca kerugian hasil tertinggi yang kronik dalam padi (Savary et al 2000).
• Pendekatan IPM sering mengandungi maklumat yang terlalu intensif, dan beberapa negara telah mengamalkan kaedah inovatif kos rendah untuk mencapai jumlah besar petani yang mengamalkan IPM dengan mesej secara berterusan. Tanpa kaedah ini, mesej daripada syarikat-syarikat kimia yang berulang-ulang dan kerap mendominasi dan menyebabkan penamatan amalan belajar di kalangan petani (Escalada et al 2009).
• Varieti padi utama yang ditanam di kawasan yang besar masih terdedah kepada perosak atau rintangan varietal boleh diatasi oleh perosak walaupun kemajuan yang berterusan dalam pembiakan bagi ciri kerintangan berganda dalam varieti padi yang ditanam (Bonman et al 1992, Jena dan Mackill 2008). Penggunaan racun serangga yang tinggi cenderung untuk mempercepatkan pecahan kerintangan dalam varieti yang rintang (Gallagher et al 1994). Dalam tahun 1990-an, petani di Vietnam yang menggunakan racun perosak terutamanya organophosphate dan karbamat, yang kekal dominan (35% daripada semburan) dalam tahun 2000-an (Escalada et al 2009). Ia telah menunjukkan bahawa, dengan mengurangkan penggunaan racun serangga, terutamanya di peringkat awal tanaman, biodiversiti musuh semulajadi akan kembali bagi sawah padi dalam kuantiti yang cukup untuk menguruskan serangga perosak (Heong et al 2008). Tetapi sesetengah pihak masih mempersoalkan kesimpulan ini, termasuk pembuat dasar yang mempunyai pengaruh dalam dasar racun perosak negara.

Masa depan pengurusan perosak dalam padi, bagaimanapun, menjanjikan populasi perosak dikurangkan dan akhirnya mengurangkan penggunaan racun perosak. Pembiakbakaan tumbuhan akan menjadi lebih cekap disebabkan oleh kemajuan pembiakan molekul dibantu sehingga proses untuk pembiakan bagi kerintangan kepada perosak, dan peranan IPM menjadi lebih meluas dengan amalan yang lebih baik, kaedah penyebaran dipertingkatkan untuk menyebarkan maklumat kepada petani, dan melaksanakan dasar sokongan yang sepadan. Teknik kejuruteraan ekologi (Gurr et al tahun 2004, Gurr 2009) boleh membantu untuk memelihara atau memulihkan perkhidmatan ekosistem bagi kawalselia perosak untuk mengurangkan masalah perosak dalam tanaman padi. Oleh itu, pengurangan yang ketara dalam penggunaan racun serangga boleh bergantung kepada program pengawasan serentak yang kukuh bagi tujuan mengurangkan penggunaan racun serangga (Heong dan Escalada 2007, Cohen et al 2008).

Polisi racun perosak dan pengawalseliaan

Pelbagai dasar-dasar dan peraturan-peraturan racun perosak mempengaruhi penggunaan racun perosak dan alternatif amalan pengurusan perosak kepada tanaman padi. Walaupun kebanyakan negara maju seperti Amerika Syarikat mempunyai peraturan-peraturan alam sekitar dan dasar keselamatan makanan yang lebih mendalam daripada negara-negara membangun, kebanyakan negara-negara pengeluar beras mengetatkan peraturan racun perosak mereka secara beransur-ansur pada tahun-tahun kebelakangan ini. Dua puluh tahun yang lalu, ia bukan sesuatu yang luar biasa untuk tidak mempunyai peraturan racun perosak, tanpa mengira tahap ketoksikan. Hari ini, kebanyakan negara-negara (sekurang-kurangnya nominal) mematuhi piawaian antarabangsa bagi keselamatan makanan yang dibangunkan oleh CODEX Alimentarius Commission FAO / WHO. Badan ini adalah sebuah badan antarabangsa yang menetapkan garis panduan mengenai jumlah sisa racun perosak yang dianggap boleh diterima dalam penilaian keselamatan untuk kelulusan racun perosak tertentu.

Kebanyakan negara kini menggunakan klasifikasi WHO bagi tahap bahaya racun perosak dalam menentukan bagaimana untuk mengklasifikasikan dan menyekat bahan kimia tertentu. Produk individu dikelaskan dalam siri jadual, mengikut ketoksikan oral atau sentuhan produk teknikal, dan keadaan fizikal (pepejal atau cecair). Setiap produk jatuh di bawah salah satu daripada empat kumpulan: (Ia) amat berbahaya, (Ib) sangat berbahaya, (II) sederhana berbahaya, dan (III) sedikit berbahaya. Sesetengah negara-negara pengeluar beras utama telah mengharamkan racun perosak Kelas Ia dan Ib pada padi walaupun mereka membenarkan penggunaan yang terhad untuk tujuan lain. Racun perosak seperti monocrotophos, metil-parathion, azinphosmethyl, dan Carbofuran adalah bahan kimia Kelas I yang biasanya digunakan dalam tanaman padi (Heong dan Escalada 1997, Litsinger et al 2009) tetapi sekatan dilihat telah meningkat baru-baru ini. Walau bagaimanapun, banyak bahan kimia ini masih wujud di negara-negara di mana mereka telah diharamkan atau dihadkan penggunaannya, dan ada segelintir petani mencari jalan untuk membawa racun ini ke sawah padi. Walaupun selepas peraturan-peraturan dilaksanakan, ia akan mengambil masa bertahun-tahun untuk penguatkuasaan bagi mengambil tindakan terhadap berjuta-juta peniaga racun perosak dan petani yang mungkin lambat untuk mematuhi peraturan-peraturan ini.

Hampir setiap negara pengeluar beras mempunyai peraturan-peraturan yang mengikut garis panduan antarabangsa dan melibatkan pendaftaran racun perosak hanya selepas ujian lapangan di beberapa tapak dalam tempoh sekurang-kurangnya 2 tahun. Data disediakan pada kimia, keracunan, keberkesanan, dan sisa baki. Walau bagaimanapun, faktor-faktor utama yang terus menyebabkan kesihatan dan isu-isu alam sekitar adalah penggunaan berterusan bahan kimia tidak berdaftar dan penyalahgunaan (Tjornhom et al 1997) semua bahan kimia. Sebagai contoh, Heong et al (1995) mendapati bahawa, di Filipina, lebih daripada 80% daripada semburan racun serangga oleh petani dianggap sebagai penyalahgunaan. Pendidikan racun perosak yang tidak mencukupi adalah sebahagian daripada masalah, tetapi maklumat yang tidak betul yang disediakan oleh peniaga racun perosak tempatan adalah satu isu yang serius. Di samping itu, banyak negara-negara Asia tidak mengawal penggunaan nama-nama perdagangan pelbagai bahan aktif yang sama. Sebagai contoh, di China, bahan aktif yang sama dijual dalam beberapa kes di bawah lebih daripada 500 nama dagangan. Oleh kerana petani membeli racun perosak dengan nama-nama dagangan, mereka sering terkeliru.

Beberapa dasar racun perosak secara langsung dan tidak langsung mempengaruhi pengurusan perosak. Pertama, negara-negara memberi subsidi racun perosak secara langsung untuk menggalakkan penggunaannya. Dasar-dasar tersebut telah dilaksanakan di Filipina, Indonesia, Bangladesh, China, Malaysia dan banyak negara lain, terutamanya dalam tahun 1970-an, 80-an dan sehingga kini. Sebagai contoh, skim Masagana 99 bagi penggunaan racun perosak bersubsidi di Filipina pada tahun 1973-1986 dan Dasar Jaminan Bekalan Makanan 2008-kini di Malaysia. Subsidi racun termasuk bukan sahaja subsidi harga racun perosak tetapi juga perkhidmatan pengembangan oleh pegawai kerajaan dalam mempromosikan penggunaan bahan kimia di beberapa buah negara. Dalam beberapa kes, program kredit disokong kerajaan memerlukan penggunaan racun perosak dengan idea asas bahawa penggunaannya akan mengurangkan risiko tanaman. Juga, ia adalah perkara biasa bagi kerajaan untuk mengekalkan belanjawan kecemasan untuk membeli racun perosak bagi edaran percuma apabila wabak berlaku atau dilaporkan (Farah 1993). Disebabkan oleh jarak masa antara wabak dan dana bantuan tiba, racun perosak sering kali disediakan kepada petani hanya selepas wabak berakhir.

Baca juga Akta Racun Perosak 1974

[bersambung - Dasar kerajaan dalam memperkenalkan IPM]

Serangan bena perang: kerintangan terhadap racun dan gangguan ekosistem

Revolusi Hijau yang bermula lebih setengah abad lalu meningkatkan penggunaan racun kimia dalam pertanian. Secara khususnya, racun perosak digunakan pada padi, terutamanya racun serangga, meningkat dengan penggunaan varieti padi yang tidak mempunyai kerintangan terhadap banyak perosak (haiwan perosak dan patogen). Pakej teknologi disyorkan untuk padi pada 1960-an dan 70-an biasanya termasuk racun serangga, terutamanya organochlorine. Bahan kimia ini bukan sahaja membunuh serangga perosak, tetapi juga pemangsa semulajadi perosak. Pengawalseliaan semulajadi perosak dalam ekosistem padi telah terganggu, mewujudkan persekitaran yang menggalakkan bagi spesis perosak seperti bena perang. Menjelang 1980-an, kerintangan racun serangga menjadi satu masalah yang semakin meningkat, terutama bagi organophosphate dan karbamat yang telah menggantikan organochlorine. Peladang bertindak balas dengan meningkatkan dos atau dengan menggabungkan beberapa bahan kimia yang toksik. Hasilnya, lebih banyak pemangsa semulajadi terbunuh, pembentukan kerintangan racun serangga semakin pantas, dan kesihatan manusia dan alam sekitar terus terancam. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi daya tahan ekosistem padi telah dikaitkan dengan langkah-langkah yang diambil untuk meningkatkan keuntungan pengeluaran padi, seperti penanaman sepanjang tahun padi di atas tanah yang sama (mewujudkan keadaan yang baik untuk wabak perosak) dan aplikasi nitrogen yang tinggi kepada padi yang berhasil tinggi (meningkatkan kecenderungan untuk beberapa patogen dan serangga). Masalah serangan bena perang adalah isu yang tidak pernah reda dalam pengeluaran padi di Asia Tenggara. Setiap musim, ada sahaja laporan kerosakan akibat serangan serangga ini. Serangan wabak semakin menjadi-jadi akibat daripada penggunaan racun perosak.

Kerintangan terhadap racun perosak dan gangguan ekosistem

Pembentukan kerintangan racun perosak dari masa ke masa boleh mendorong petani untuk mengaplikasikan bahan kimia dalam jumlah yang lebih besar dan lebih toksik untuk menguruskan wabak perosak. Populasi bena perang di China dan Vietnam, misalnya, telah membangunkan kerintangan lebih daripada 200 kali ganda kepada beberapa racun serangga seperti neonicotinoid (Matsumura et al 2009).

Hubungan di antara penggunaan racun perosak dengan populasi bena perang

Kesan negatif racun serangga terhadap pemangsa semulajadi menyebabkan ketidakseimbangan ekologi yang membawa kepada wabak perosak. Racun serangga yang mempunyai kesan buruk ke atas artropod bukan sasaran seperti lebah, labah-labah, parasitoid, dan fauna akuatik membawa kepada fenomena buruk dalam ekosistem yang dipanggil “catastrophic synchronization” (Waage 1989). Fenomena ini bukan sahaja menyebabkan kematian pemangsa yang tinggi tetapi juga menyebabkan struktur web makanan menjadi tidak teratur, sekali gus menjadikan pemangsa tidak berkesan (Heong dan Schoenly 1998). Sebagai contoh, pada 1980-an, penggunaan racun perosak berlebihan menghancurkan populasi pemangsa bena perang di Indonesia, mengakibatkan wabak yang serius (Dawe 2002). Wabak serupa juga menjejaskan berjuta hektar tanaman padi di China setiap tahun (Cheng 2009).

Wabak bena perang dipengaruhi oleh jumlah, masa, dan jenis racun perosak yang digunakan dengan tujuan membunuh bena perang tetapi turut menghapuskan musuh semulajadi (Heong 1996). Masalah perosak menengah berlaku selepas racun perosak telah digunakan untuk mengawal perosak yang berbeza pada awal musim. Racun perosak berspektrum luas yang sering digunakan adalah sangat toksik kepada lebah, parasitoid dan pemangsa, dan fauna akuatik. Contoh bahan kimia ini adalah chlorpyrifos, cypermethrin, dan abemectin. Kesannya telah menyebabkan wabak bena perang yang telah didokumenkan secara meluas dan dibincangkan (Heong dan Schoenly 1998 dan Cara dan Heong 1994).

Impak kepada kesihatan manusia dan alam sekitar

Masalah kesihatan yang akut dan kronik yang dikaitkan dengan penggunaan racun perosak pada padi telah didokumentasikan (Rola dan Pingali 1993, Pingali et al 1994, Pingali dan Roger 1995, Antle dan Pingali 1994, Dasgupta et al 2006, Devi 2007). IRRI menilai kesihatan dan kos alam sekitar menggunakan racun perosak dalam pengeluaran padi di Filipina dan mendapati ia melebihi manfaat ekonomi (Rola dan Pingali 1993, Pingali dan Roger 1995). Pengguna mengalami masalah kesihatan yang akut dan kronik yang mengurangkan produktiviti pengeluaran padi.

Kebimbangan utama tentang penggunaan racun perosak pada padi adalah penyalahgunaan racun perosak yang berlebihan, dalam erti kata lain, menggunakan racun perosak yang salah pada masa yang salah dalam jumlah yang salah dengan perlindungan yang tidak mencukupi. Kajian klinikal yang dijalankan ke atas petani padi dan sayur-sayuran di Indonesia, Filipina, dan Vietnam mendapati bahawa kebanyakan petani terdedah kepada racun perosak mengalami sekurang-kurangnya satu kesan kesihatan yang negatif (Rola dan Pingali 1993, Antle dan Pingali 1994, Kishi et al 1995, Xuyen et al 1998). Di Bangladesh, 37% daripada petani menggunakan pengurusan perosak konvensional melaporkan masalah kesihatan seperti kerengsaan mata, sakit kepala, pening, muntah, sesak nafas, kesan kulit, dan sawan (Dasgupta et al 2006).

Bahagian badan yang terdedah kepada racun. Sumber : blog Mak Tam

Sawah padi mengandungi pelbagai organisma vertebrata dan invertebrata (Pingali dan Roger 1995). Vertebrata utama termasuk ikan, katak dan tikus, manakala invertebrata termasuk krustasia, mikro-krustasia, serangga akuatik dan larva serangga, siput, cacing, alga, dan bakteria. Golongan miskin di luar bandar bergantung kepada ikan, udang, dan organisma lain dari sawah padi, manakala kitar semula nutrien berlaku di tanah padi melalui interaksi antara mikro dan makro-organisma (Pingali dan Roger 1995). Oleh itu, organisma ini mesti berada dalam keseimbangan untuk mengekalkan pemakanan manusia dan kesuburan tanah. Penggunaan racun perosak mempunyai banyak kesan dalam rantaian makanan yang dikaitkan dengan pengeluaran padi, termasuk kesan ke atas beberapa spesis, komposisi relatif spesis, dan pengumpulan sisa baki dalam populasi yang masih hidup.

Pingali dan Roger (1995) memperincikan kesan-kesan racun perosak terhadap manusia dan alam sekitar. Berikut adalah ringkasan kesan racun perosak, berdasarkan keputusan mereka:

• bilangan vertebrat akuatik merosot dengan penggunaan racun perosak;
• sisa-sisa racun perosak dalam populasi vertebrata yang hidup cenderung menjadi rendah;
• populasi invertebrat mengalami kesan yang agak kecil disebabkan oleh pengurangan dalam populasi pemangsa seperti ikan dan katak;
• penurunan populasi cacing, yang mengurangkan makanan ikan dan pengudaraan tanah;
• ledakan alga berlaku tetapi kemudian merosot;
• kesan jangka panjang yang memudaratkan ke atas populasi mikrob adalah sedikit, dan
• keseimbangan pemangsa terganggu, yang membawa kepada kebangkitan perosak dan pembangunan masalah perosak menengah.

Kesan racun serangga pada populasi Artropod padi telah dikaji oleh Cohen et al (1994), Schoenly et al (1995), dan Heong dan Schoenly (1998). Kesan racun serangga telah ditunjukkan untuk diterjemahkan ke dalam kos ekologi dalam bentuk;

• pengurangan rantaian makanan panjang daripada kira-kira 3 hingga 2, menjadikan ladang yang disembur racun perosak lebih terdedah kepada kehadiran semula perosak;
• hubungan musuh perosak semulajadi dan struktur web makanan secara keseluruhan menjadi tidak teratur; dan
• artropod r-strategist, seperti bena perang, menjadi-jadi. Apabila tekanan racun serangga menurun, biodiversiti musuh semulajadi meningkat dua kali ganda dan populasi perosak menurun (Heong et al 2007).

Racun imidacloprid membahayakan lebah pada tahap yang tidak boleh diterima

Racun imidacloprid yang menyerang saraf serangga menyebabkan kematian pada lebah menurut Pihak Berkuasa Keselamatan Makanan Eropah

Racun serangga yang paling banyak digunakan di dunia buat pertama kalinya dilabel sebagai "membahayakan pada tahap yang tidak boleh diterima" kepada lebah madu. Menurut Pihak Berkuasa Keselamatan Makanan Eropah, racun imidacloprid bertindak secara menyerang saraf serangga menyebabkan kematian kepada lebah madu. Laporan terbaharu ini mengesahkan beberapa siri kajian besar berkenaan ketoksidan imidacloprid pada populasi lebah yang telah dijalankan sejak Mac 2012. Ketoksikan imidacloprid kepada lebah mengakibatkan Gangguan Keruntuhan Koloni yang terjadi kerana lebah mati, tidak membiak dan meninggalkan sarang.

Bayer, syarikat kimia pertanian yang menghasilkan imidacloprid, mendakwa laporan yang dikeluarkan pada 16 Januari 2013 (Rabu) itu sebagai tidak berasas kerana tidak mengubah penilaian risiko dan memberi amaran bahawa "data itu ditafsir secara berlebihan terhadap prinsip berjaga-jaga (precaution)."

Laporan ini tiba sebulan lewat, selepas United Kingdom menolak pengharaman imidacloprid disebabkan kekurangan bukti yang menyatakan racun ini menyebabkan kematian lebah.

Lebah dan pendebunga lain adalah kritikal kepada satu pertiga daripada pengeluaran makanan, tetapi dua kajian utama pada Mac 2012, telah mengaitkan racun perosak neonicotinoid dengan penurunan dalam populasi serangga, di samping kehilangan habitat dan penyakit. Pada April 2012, suruhanjaya Eropah menuntut pemeriksaan semula risiko yang ditimbulkan oleh bahan kimia, termasuk imidacloprid yang dikeluarkan oleh Bayer dan dua yang lain.

Saintis daripada Pihak Berkuasa Keselamatan Makanan Eropah (EFSA), bersama-sama dengan pakar-pakar dari seluruh Eropah, membuat kesimpulan pada Rabu lalu bahawa penggunaan imidacloprid "hanya untuk tanaman yang tidak menarik kepada lebah madu telah dianggap boleh diterima." Ini bermakna penggunaan imidacloprid pada tanaman yang tidak menghasilkan debunga dan nektar dibolehkan kerana pendedahan racun ini melalui nektar dan debunga mengancam lebah. Tanaman yang menarik lebah madu termasuk seed rape, jagung dan bunga matahari. EFSA telah diminta untuk mempertimbangkan kesan akut dan kronik pada larva lebah, kelakuan lebah dan koloni secara keseluruhannya, dan risiko yang ditimbulkan oleh dos sub-maut. Tetapi mereka mendapati kekurangan maklumat meluas dalam banyak bidang dan telah dinyatakan sebelum ini bahawa peraturan-peraturan semasa terlalu "simplistik" dan mengandungi banyak "kelemahan utama."

"Ini adalah satu titik perubahan utama dalam pertempuran itu untuk menyelamatkan lebah kami," kata Pendleton Andrew daripada Friends For Earth. "EFSA telah menghebahkan tanda buruk kematian bagi salah satu daripada bahan kimia yang paling kerap dikaitkan kepada penurunan populasi lebah dan membuang keraguan yang serius terhadap keselamatan racun daripada keluarga neonicotinoid secara keseluruhan. Menteri mesti bangun dan mengharamkan penggunaan bahan kimia ini."

Prof David Goulson, di Universiti Stirling dan yang mengetuai salah satu kajian utama yang dijalankan pada tahun 2012, berkata; "Ia amat menyenangkan bahawa EFSA kini mengakui terdapat risiko alam sekitar yang ketara yang dikaitkan dengan bahan kimia. Ia menimbulkan persoalan apa yang berlaku apabila bahan kimia ini mula-mula diluluskan dahulu. Silent Spring tulisan Rachel Carson adalah 50 tahun yang lalu tetapi kita tidak belajar apa-apa pengajaran."

Walau bagaimanapun, Julian Little daripada Bayer memberitahu akhbar Guardian: "Kami tidak percaya yang laporan terbaharu EFSA mengubah kualiti dan kesahihan [sedia ada] risiko penilaian dan kajian asas. [Tetapi] syarikat kami bersedia untuk bekerja dengan suruhanjaya Eropah dan masyarakat untuk menangani jurang data yang dilihat. Kami percaya ia adalah sangat penting bahawa apa-apa keputusan politik yang berhubung dengan pendaftaran produk mengandungi neonicotinoid harus berdasarkan bukti-bukti yang jelas dan saintifik berkenaan kesan buruk racun ini... dan bukan atas dasar tafsiran berlebihan terhadap prinsip berjaga-jaga."

Industri kimia membiayai satu laporan yang disiarkan pada Selasa lalu mendakwa bahawa pengharaman neonicotinoid akan mengakibatkan kerugian kepada petani sebanyak £620 juta kerana pengeluaran makanan merosot. Tetapi Goulson berkata laporan itu tidak mempunyai bukti yang serius.

Seorang jurucakap bagi Jabatan Alam Sekitar, Makanan dan Hal Ehwal Luar Bandar UK berkata: "Kajian ini akan diperiksa oleh Jawatankuasa Penasihat Bebas Racun Perosak dan nasihat mereka akan dipertimbangkan oleh menteri. Jika mereka menyimpulkan bahawa sekatan ke atas penggunaan neonicotinoid adalah perlu, mereka akan melakukan tindakan tersebut." Jurucakap itu berkata hasil kajian baharu di lapangan dijangka tidak dapat dielakkan.

EFSA menyimpulkan bahawa satu lagi neonicotinoid, iaitu thiamethoxam, mempunyai "risiko akut" kepada lebah melalui titisan sap manis yang dikeluarkan oleh anak benih jagung. Tetapi Mike Bushell, daripada Syngenta, pengilang thiamethoxam, berkata: "EFSA telah memberi tumpuan kepada terlalu banyak berkenaan teori risiko kepada lebah, mengabaikan pemantauan bebas yang dijalankan selama bertahun-tahun menunjukkan risiko yang dikenal pasti sedang diuruskan melalui amalan pengawasan yang mapan." Beliau berkata tafsiran Syngenta terhadap kajian itu adalah "tiada bukti langsung" kesan thiamethoxan terhadap koloni lebah daripada titisan sap.

Kesan neonicotinoid pada pendebunga sedang disiasat oleh Parlimen UK dan jurucakap Bayer, Little, dipanggil semula untuk menjelaskan "percanggahan" dalam keterangan beliau. "Siasatan kami telah mengenal pasti kelemahan ketara dalam penilaian imidacloprid," kata Joan Walley, seorang Ahli Parlimen, yang juga pengerusi jawatankuasa audit alam sekitar. "Walaupun data dari ujian ladang menunjukkan racun makhluk perosak boleh berlegar dalam persekitaran di tahap yang berbahaya, imidacloprid telah diluluskan untuk kegunaan di EU. Kami telah meminta gergasi kimia Bayer untuk kembali ke Parlimen bagi menjelaskan percanggahan dalam keterangan jumlah masa (sisa baki) imidacloprid kekal dalam alam sekitar."

Walley menambah: "Bukti yang dilihat oleh jawatankuasa menimbulkan persoalan serius mengenai integriti, ketelusan dan keberkesanan peraturan racun perosak EU." EFSA adalah bertanggungjawab untuk menyediakan penilaian pakar mengenai risiko keselamatan, manakala kerajaan kebangsaan dan pesuruhjaya Eropah bertanggungjawab untuk mengambil tindakan. Pengharaman beberapa kegunaan neonicotinoid telah pun dilaksanakan di Perancis, Jerman, Itali dan Slovenia, tetapi tidak, sehingga kini, di UK.

Bukti yang dikemukakan kepada siasatan Walley menyebutkan satu senarai panjang kegagalan dalam peraturan-peraturan semasa. Mereka hanya memasukkan kesan kepada lebah yang dianggap sebagai pendebunga penting, walaupun 90% pendebungaan dilakukan oleh spesis yang berbeza, seperti tebuan, penyengat, rama-rama, dan lain-lain. Satu lagi ialah ujian yang diperlukan adalah terlalu singkat untuk mengesan kesan kronik atau sub maut pada satu-satu kawasan yang disembur racun perosak, bukannya bahan kimia sistemik seperti neonicotinoid yang digunakan untuk merawat benih.

Malah Kesatuan Peladang Kebangsaan berpendapat bahawa tidak ada keperluan untuk perubahan pendekatan bagi neonicotinoid, menurut Ahli Parlimen: "Kita semua sedia maklum sistem penilaian risiko racun perosak semasa untuk lebah tidak dibangunkan untuk menilai racun serangga sistemik."

Penasihat hortikultur kesatuan itu, Chris Hartfield, bertindak balas kepada laporan EFSA, berkata: "Sebarang keputusan untuk menukar proses kawalselia, yang seterusnya membawa kepada perubahan penggunaan racun perosak, akan mempunyai impak. Adalah penting untuk kita benar-benar memahami semua kesan sebelum mengambil tindakan."

Diversiti bakteria pengikat nitrogen endofitik daripada pokok buluh

Entri sebelum ini menceritakan perihal kulat yang didapati daripada daun buluh yang mereput melalui satu kajian. Kali ini, di China (wilayah Guangdong), di Kolej Pertanian, Universiti Selatan China. Sekumpulan penyelidik daripada Makmal Pembiakbakaan Tumbuhan universiti berkenaan membuat kajian berkenaan diversiti mikrob endofitik (mikrob yang menjalankan hubungan simbiotik dengan perumah) yang didapati dari pokok buluh duri (Bambusa blumeana) yang terdapat banyak di negara Asia tropika. Gambar kiri: Buluh duri (kredit: NHE Rabbitry)

Bakteria endofitik seperti Acetobacter, Azoarcus dan Herbaspirillum, yang biasa terdapat daripada tumbuhan graminaceous, menduduki tisu tumbuhan dan mampu mengikat sejumlah nitrogen bagi keperluan tumbuhan tersebut (James and Olivares, 1998; Reinhold-Hurek and Hurek, 1998). Bakteria pengikat nitrogen juga dikenali sebagai diazotroph. Berdasarkan kajian ini, pelbagai spesis bakteria endofitik dijangka boleh dijumpai daripada pokok buluh dan menjadi sumber bio mikroorganisma yang menggalakkan pertumbuhan tanaman. Kajian yang dijalankan di China ini bertujuan mencari bakteria endofitik pengikat nitrogen dan membuktikan diversiti bakteria endofitik ini hidup dalam pokok buluh.

Akar, batang dan daun buluh duri dikutip yang kemudiaannya dibersihkan. Sampel-sampel ini kemudian dibuat ujian Polymerase Chain Reaction (PCR) dan Sodium Dodecyl Sulphate–Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE).

Ujian aktiviti nitrogenase

Berdasarkan pertumbuhan bakteria pada media bebas N, bilangan diazotroph yang paling hampir dalam tisu segar buluh berada dalam lingkungan 4.5x10⁴ dan 6.6x10⁶ sel/g. Dengan menggunakan kaedah acetylene reduction assay (ARA), 40 strain dikenalpasti sebagai diazotroph. Jadual 1 menunjukkan aktiviti nitrogenase daripada 40 pencilan yang dianggarkan melebihi 500 nmol/ml per jam (h), yang mana nilainya lebih tinggi daripada yang dilaporkan sebelum ini (Hafeez dan Malik, 2000). Strain z7 merekodkan 3790 nmol/ml per h, yang mempunyai aktiviti nitrogenase tertinggi. Kebanyakan bakteria pengikat nitrogen endofitik (32 strain) tertumpu di bahagian akar. Hanya 4 strain dijumpai di bahagian daun dan batang.

Jadual 1: Aktiviti nitrogenase pencilan daripada pokok buluh

Pencilan diazotroph diletakkan dalam lima kluster (I, II, III, IV and V) melalui proses kaedah SDS-PAGE (elektroforisis) jujukan protein. Analisis kepada jujukan 16 rDNA yang mewakili setiap strain menunjukkan kehadiran diversiti bakteria pengikat nitrogen (Jadual 2) yang banyak daripada genera Azospirillum (subkelas-α proteobacteria), Escherichia dan Pseudomonas (subkelas-ɣ proteobacteria), dan Aquaspirillum (subkelas-β proteobacteria). Ternyata buluh ini mempunyai diversiti bakteria pengikat nitrogen yang besar.

Jadual 2: Spesis-spesis bakteria pengikat nitrogen yang paling hampir yang terdapat pada pokok buluh

Ciri-ciri fisiologi diazotroph endofitik dan sifat-sifat biologi buluh menjelaskan mengapa kebanyakan bakteria endofitik pengikat nitrogen telah diasingkan daripada akar Bambusa blumeana. Diazotroph endofitik boleh membekalkan nitrogen dan metabolit sekunder kepada tumbuhan perumah. Tumbuhan perumah juga mengeluarkan metabolit berguna kepada bakteria dalam tanah melalui akar. Hubungan simbiotik (endofitik) ini menyuburkan pokok buluh dan menggalakkan pertumbuhan tunas baharu buluh. Akar pokok buluh menyediakan tempat yang sesuai bagi bateria ini berkembang dan membiak. Tekanan rendah oksigen pada akar berbanding dalam batang dan daun buluh memberi kesan positif dalam mempengaruhi kehidupan mikroorganisma pengikat nitrogen (Gu dan Wu, 1999; Lauren et al, 2003).

Sumber: Journal of Agricultural Biotechnology 2007

Aktiviti enzim kulat daripada daun buluh reput

Kajian awal membuktikan kulat lebih aktif berbanding bakteria ketika peringkat mula pereputan. Kulat bertindak sebagai peringkat trofik pertengahan di antara daun yang gugur dan invertebrat pemakan daun (Barlocher, 1985; 1992; Suberkropp, 1992). Biojisim kulat, sporulasi, aktiviti enzim dan struktur komuniti semuanya dipengaruhi oleh komposisi daun dan oleh faktor persekitaran seperti suhu air dan kimia, yang sering berubah-ubah sepanjang tempoh pereputan daun (Suberkropp dan Chauvet, 1995; Sridhar dan Barlocher, 1997). Kebanyakan biojisim kulat pada daun reput terdiri hyphae vegetatif (tidak produktif) yang tidak boleh dikenal pasti melalui mikroskop konvensional (Nikolcheva et al, 2003). Kebanyakan kulat yang membantu pereputan daun buluh bersifat akuatik; daripada phylum Ascomycota dan Basidiomycota (Webster, 1992, Alexopoulos et al, 1996,). Mereka terdiri daripada kulat yang menghasilkan konidia eksklusif dalam persekitaran akuatik atau di dalam air yang terperangkap dalam ruang zarah tanah. Habitat pilihan mereka adalah aliran air yang bersih, mempunyai pengudaraan yang baik dan tahap pencemaran yang rendah.

Satu kajian dijalankan di Nigerian Institute for Oceanography and Marine Research, Victoria Island, Lagos bagi mengenalpasti kehadiran kulat dalam daun buluh yang reput. Sebanyak 40 pencilan (isolates) kulat telah diperolehi, dan telah dikenal pasti sebagai Aspergillus, Fusarium, Mucor, Rhizopus, Trichoderma dan beberapa genus yang tidak dikenali. Pencilan kulat dianalisa bagi mengesan kehadiran selulase dan aktiviti lignase. Semua 13 pencilan yang digunakan (yang mewakili semua kulat yang diperolehi) menunjukkan kehadiran selulase, lignin peroxidase dan manganase peroxidase.

13 kulat (Aspergillus flavus, Trichoderma viride, Trichoderma sp, Rhizopus stolonifer, Aspergillus niger, Trichoderma viride, kulat tidak dikenalpasti 3, Fusarium sp, Aspergillus sp, kulat tidak dikenalpasti 2, Mucor sp, kulat tidak dikenalpasti 1, dan Trichoderma sp yang berlainan diasingkan telah digunakan untuk analisis bagi menentukan aktiviti enzim.

Aktiviti cellulase dan lignase

Aktiviti cellulase pencilan kulat per minit yang berbeza ditunjukkan dalam Rajah 1. Kulat yang tidak dikenalpasti 2 (D2) mempunyai aktiviti cellulase tertinggi manakala kulat Aspergillus niger (C7) mempunyai aktiviti cellulase terendah. Aktiviti lignin peroxidase dan manganese peroxidase pencilan kulat per minit adalah seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1 dan 2. Rhizopus stolonifer (B17) mempunyai aktiviti lignin peroxidase tertinggi manakala Trichoderma viride (C5) mempunyai aktiviti terendah. Aspergillus sp (B10), mempunyai aktiviti manganese peroxidase tertinggi manakala Mucor sp (B13) mempunyai aktiviti terendah.

Jadual 1: Aktiviti lignin peroxidase kulat yang diasingkan

Rajah 1: Aktiviti cellulase beberapa jenis kulat yang diasingkan daripada daun buluh reput

Jadual 2: Aktiviti manganase peroxidase beberapa jenis kulat yang diasingkan daripada daun buluh reput

Schoenlein-Crusius et al. (1990) juga telah melaporkan kulat Mucor sp., Rhizopus sp., Fusarium sp, dan Trichoderma sp. yang diasingkan daripada daun reput di dalam air. Kulat-kulat ini dapat mengkoloni daun, mungkin disebabkan sifat saprophytic mereka dan sistem enzim yang cekap untuk menguraikan komponen daun buluh yang kuat yang terdiri terutamanya daripada lignin, selulosa dan hemiselulosa (Tomalang et al., 1980). Sesetengah kulat sukar dikenalpasti kerana tidak mempunyai spora seperti mana kajian Nikolcheva et al. (2003) mendapati banyak kulat yang wujud pada daun buluh yang reput mempunyai mycelia yang tidak dapat dikenalpasti melalui mikroskop biasa. Pengeluaran enzim selulase dan lignase oleh kulat yang telah dikenalpasti dan tidak dikenalpasti membawa kepada penguraian daun buluh dengan produk akhir gula ringkas. Ini adalah sangat penting dalam memudahkan aliran tenaga dan kitaran nutrien. Aktiviti penguraian unsur mangan yang dilakukan oleh kulat-kulat ini melalui manganase peroxidase dapat membantu tumbuhan menyerap unsur mangan dengan lebih mudah.

Nota: dalam entri sebelum ini - Peranan Trichoderma kepada tanaman padi ada dinyatakan berkenaan peranan kulat ini dalam mengurai dan melarutkan unsur mangan (Mn) melalui proses manganase peroxidase. Kulat ini juga menghasilkan enzim bagi mengurai substrat kompleks seperti lignin, sellulase dan hemiselulosa yang membantu dalam pereputan daun buluh dan jerami padi.

Peranan Trichoderma kepada tanaman padi

Trichoderma adalah kulat yang sentiasa hadir secara semulajadi di dalam tanah dan antara mikroorganisma saphrophtic yang paling biasa yang boleh diasingkan. Trichoderma terkenal sebagai "penjajah" (pengkoloni) awal sistem akar dan terus menggalakkan pertumbuhan tumbuhan dengan meningkatkan aktiviti mikrob berfaedah dalam rhizosphere, yang merupakan "zon sengit" aktiviti mikrob yang dirangsang sekitar akar.

Pada masa ini banyak spesies individu Trichoderma digunakan secara meluas dalam program bio-pembesaran untuk pelbagai tanaman sebagai ejen penggalak pertumbuhan dengan menambah organisma ini yang dengan cepat menduduki kawasan ekologi pada sistem akar dan meningkatkan jisim akar dan kesihatan tanaman untuk kesan jangka panjang. Dalam kajian beberapa universiti yang pernah diterbitkan, pengkolonian akar oleh Trichoderma telah meningkatkan pertumbuhan akar dan pucuk jagung sebanyak 66%. Pertumbuhan akar yang ketara oleh pengkolonian Trichoderma dikaitkan dengan ketahanan fisiologi tanaman untuk menghadapi tekanan yang menghalang pertumbuhannya. Hasil kajian mendapati Trichoderma membalikkan pengoksidaan yang memudaratkan membran lipid dan protein dengan bertindak sebagai antioksidan.

Pertumbuhan yang diransang oleh Trichoderma adalah agak kompleks dan dilaksanakan melalui pelbagai interaksi dengan beberapa faktor biokimia daripada pengeluaran enzim dan sebatian bermanfaat, termasuk:

• Memproses nutrien penting tak organik dan organik untuk tumbuhan seperti nitrogen, fosforus, kalsium, kuprum, molibdenum, magnesium, zink dan besi supaya mudah diserap oleh akar tumbuhan dan dibawa ke dalam sistem tumbuhan,
• Membantu mengimbangi penyerapan air,
• Mengurai dan memindahkan nutrien organik untuk kesuburan tanah,
• Persaingan dengan organisma patogen (yang merbahaya) untuk air dan nutrien,
• Bioremediasi bahan kimia toksik organik seperti hidrokarbon, racun kulat dan racun perosak.

Trichoderma juga dikenali di seluruh dunia sebagai ejen penghalang penyakit tanaman. Bagi tanaman padi, kulat ini mampu menghalang penyebaran penyakit bawaan kulat seperti Rhizoctonia solani dan Fusarium maniliforme.

Satu kajian menunjukkan Trichoderma mampu menjadikan tanaman padi lebih bertahan kepada kemarau. Ini kerana Trichoderma meransang pengeluaran akar yang lebih panjang kepada padi untuk mencari air.

Rajah 1. Kesan kemarau dan pengkolonian Trichoderma kepada pertumbuhan anak benih padi. Anak benih ditanam di dalam pasu plastik dalam persekitaran yang terkawal di bawah keadaan rumah kaca. Anak benih dikoloni oleh Trichoderma harzianum diasingkan dengan kod Th 56, Th 69, Th 75, Th 82 dan Th 89 dan C adalah Control (Kawalan). Selepas pemindahan pada 21 hari, benih disiram setiap hari selama 42 hari dalam pasu plastik. Selepas 42 hari pertumbuhan, air dihentikan selama 3 hingga 9 hari (rawatan kemarau), manakala benih kawalan terus disiram secara berkala. (A) 1 hari sebelum tekanan kemarau (B) 3 hari tekanan kemarau (C) 5 hari tekanan kemarau (D) 7 hari tekanan kemarau (E) 9 hari tekanan kemarau. (Govind Ballabh Pant University of Agriculture & Technology, Pantnagar, Uttarakhand, India).

Satu faktor yang baharu dicadangkan lebih khusus menyumbang kepada peningkatan pertumbuhan tanaman menunjukkan Trichoderma mempunyai keupayaan untuk melarutkan mangan yang terkandung dalam MnO₂. Mangan merupakan unsur mikro yang diperlukan untuk beberapa fungsi fisiologi tumbuhan termasuk fotosintesis dan dipercayai memainkan peranan utama dalam pertumbuhan dan ketahanan melawan penyakit. Tumbuhan sahaja boleh mengambil dalam bentuk kimia yang dikurangkan (Mn⁺²) manakala bentuk teroksida (Mn⁺⁴), ditemui dalam baja, yang pada asasnya adalah tidak larut. Pelarutan Mn⁺⁴ oleh Trichoderma telah ditunjukkan tanpa kaitan dengan perubahan pH dan tidak memerlukan pengurangan kepada Mn⁺².

Trichoderma juga cekap dalam pengeluaran enzim selulase. Dalam kebanyakan kes, Trichoderma digunakan dalam proses pembuatan komersial untuk sellulase. Trichoderma mampu mengeluarkan enzim bagi mengurai substrat kompleks lain termasuk hemiselulosa dan kitin, menjadikan Trichoderma sangat berguna dalam meningkatkan kadar penguraian sisa tanaman. Trichoderma merupakan salah satu kulat yang mampu mereputkan daun buluh (selain Aspergillus dan Rhizopus) dan digunakan di seluruh dunia untuk pereputan dan penguraian jerami padi.

Kepentingan Biodiversiti Kepada Pertanian

Biodiversiti membawa kepada produktiviti yang tinggi

Ekosistem yang mengandungi beberapa spesies adalah lebih produktif daripada spesies individu tunggal. Data daripada lebih 400 eksperimen yang diterbitkan, pasukan penyelidikan antarabangsa telah menemui bukti kukuh bahawa biodiversiti dalam alam tumbuhan adalah sangat berkesan dalam asimilasi nutrien dan tenaga solar, yang menghasilkan pengeluaran biojisim.

"Komuniti tumbuhan adalah seperti pasukan bola sepak. Untuk memenangi kejohanan, anda perlukan bintang penyerang yang boleh menjaringkan gol, tetapi anda juga perlu sokongan daripada pemain yang boleh menghantar bola, mempertahankan dan memastikan gol. Pemain bintang dan pemain sokongan bersama-sama menjadi satu pasukan yang sangat berkesan," kata Lars Gamfeldt dari Jabatan Ekologi Marin di Universiti Gothenburg.

Gamfeldt adalah sebahagian daripada pasukan penyelidikan antarabangsa yang diketuai oleh Cardinale Brad (Universiti Michigan, USA), yang dalam isu khas jurnal saintifik American Journal of Botany (Jurnal Botani Amerika) ke atas biodiversiti, membentangkan kajian mengenai kepentingan biodiversiti tumbuhan dan alga, yang membentuk asas rantaian makanan. Pasukan penyelidikan berdasarkan kajian pada soalan yang sama adakah ekosistem boleh mengekalkan fungsi penting seperti pengeluaran biojisim dan penukaran nutrien apabila biodiversiti musnah dan kita kehilangan spesis penting. Dalam usaha mereka untuk mendapatkan jawapan mereka telah mengkaji beratus-ratus kajian yang diterbitkan pada daripada alga unisel hingga ke pokok-pokok. Menggunakan data daripada lebih 400 eksperimen yang sudah diterbitkan, penyelidik mendapat bukti kukuh bahawa semakin kurang spesis di dalam sesuatu ekosistem, kuantiti biojisim tumbuhan juga akan berkurangan.

Terdapat dua penjelasan utama mengapa komuniti spesis tumbuhan yang kaya mungkin lebih berkesan dan produktif. Salah satunya ialah komuniti ini mempunyai kebarangkalian yang lebih tinggi untuk mengandungi "super-spesis," iaitu spesis yang sangat produktif dan berkesan dalam mengawal selia proses ekologikal. Satu lagi sebab spesies yang berbeza sering mempunyai ciri-ciri yang melengkapi antara satu sama lain. "Pembahagian buruh" di kalangan spesis tumbuhan yang berbeza dalam alam semulajadi menjadikannya komuniti yang kaya dengan spesis untuk menjadi lebih produktif. Para penyelidik juga mengambil perhatian hasil daripada perubahan iklim dan kesan aktiviti manusia menyebabkan kita kini kehilangan spesis pada kadar yang pesat. Ini bermakna kita perlu memberi keutamaan kepada apa yang kita mahu untuk melindungi dan memelihara biodiversiti, dalam usaha untuk mengekalkan perkhidmatan yang manusia perlukan.

"Hampir setiap organisma di planet ini bergantung kepada tumbuh-tumbuhan untuk kelangsungan hidup mereka. Jika kepupusan spesis mengganggu proses di mana tumbuh-tumbuhan hidup, maka ia menjejaskan salah satu ciri-ciri utama yang diperlukan untuk mengekalkan kehidupan di Bumi," komen Cardinale Brad seorang pengarang. Gamfeldt bergabung dengan Jabatan Ekologi Marin di University of Gothenburg dan Jabatan Ekologi di Universiti Sains Pertanian Sweden.

Kepelbagaian (diversiti) tumbuhan kunci kepada mengekalkan tanaman yang produktif

Tumbuhan seperti di dalam hutan dalam jangka masa panjang lebih produktif kerana kehadiran banyak spesis di dalamnya. Kajian jangka panjang biodiversiti tumbuhan mendapati bahawa spesies masing-masing memainkan peranan dalam mengekalkan ekosistem yang produktif, terutama apabila ufuk masa yang panjang diambilkira.

Penyelidikan mendapati bahawa setiap spesis tambahan dalam plot menyumbang kepada peningkatan beransur-ansur dalam kesuburan tanah dan pengeluaran biojisim sepanjang tempoh 14 tahun.

Mereka menonjolkan kepentingan menguruskan kepelbagaian dalam prairie, hutan dan tanaman, menurut Peter Reich, pengarang utama kertas penyelidikan ekologi hutan di University of Minnesota. Reich dan rakan-rakan melihat bagaimana kesan kepelbagaian kepada produktiviti tumbuhan berubah dalam jangka panjang.

Dua eksperimen besar diadakan pada tapak penyelidikan National Science Foundation's (NSF) Cedar Creek Long-Term Ecological Research (LTER) di Minnesota, salah satu daripada 26 seperti tapak NSF LTER di seluruh dunia dalam ekosistem dari hutan ke padang rumput, tundra kepada terumbu karang.

"Kajian ini mendedahkan apa yang eksperimen jangka pendek telah terlepas pandang: kesan kehilangan biodiversiti ekosistem adalah lebih kompleks, teruk dan tidak menentu dari yang difikirkan," kata Matt Kane, pengarah program NSF LTER. "Kajian ini menunjukkan kepentingan melakukan penyelidikan jangka panjang," kata Kane, "dalam kes ini kami mendokumenkan buat kali pertama betapa pentingnya biodiversiti untuk kesihatan ekosistem dan kelestarian."

Eksperimen biodiversiti di Cedar Creek adalah eksperimen yang paling lama berjalan di dunia, kata Reich.

Tempat ini mengandungi plot dengan satu, empat, sembilan atau 16 jenis spesis tumbuhan. Penyelidikan menggunakan tumbuhan padang rumput berhayat panjang, tetapi berfungsi sebagai sistem model untuk semua tumbuh-tumbuhan, sama ada padang rumput, hutan atau baris tanaman.

Kajian ini juga menunjukkan bagaimana kepelbagaian (diversiti) berfungsi dengan menunjukkan bahawa spesis yang berbeza mempunyai cara yang berbeza untuk memperolehi air, nutrien dan karbon - dan mengekalkan mereka di dalam sesuatu ekosistem.

"Sebelum ini, kajian jangka pendek paling kurang dua tahun mendapati, kepelbagaian (diversiti) meningkatkan produktiviti, tetapi plot yang mempunyai lebih daripada enam atau lapan spesis tidak memberikan manfaat tambahan," kata Reich.

Para saintis mendapati dalam jangka masa 14 tahun, semua 16 spesis dalam plot yang paling pelbagai menyumbang kepada kesuburan tanah dan pengeluaran biojisim yang lebih tinggi.

"Mesej untuk dibawa pulang," kata Reich, "apabila kita mengurangkan kepelbagaian dalam landskap - seperti kebun jagung atau ladang pokok pain atau rumput pinggir bandar - kita gagal untuk mengambil kesempatan ke atas perkhidmatan yang berharga yang disediakan oleh biodiversiti semulajadi."

Pengarang bersama kertas ini ialah David Tilman, Forest Isbell, Kevin Mueller, Sarah Hobbie dan Nico Eisenhauer dan University of Minnesota, dan Dan Flynn dari University of Zurich.

Biodiversiti adalah komponen kritikal dalam mengekalkan pelbagai perkhidmatan ekosistem

Ketika biodiversiti merosot di seluruh dunia, terdapat kebimbangan bahawa ini akan membawa kepada penurunan dalam perkhidmatan ekosistem yang disediakan untuk manusia, seperti pengeluaran makanan, penyimpanan karbon, dan penulenan air.

Dengan menggabungkan data dari 17 eksperimen biodiversiti terbesar dan paling lama berjalan, saintis dari universiti di seluruh Amerika Utara dan Eropah telah mendapati bahawa kajian sebelum ini telah memandang ringan kepentingan biodiversiti untuk mengekalkan pelbagai perkhidmatan ekosistem di banyak tempat selama bertahun-tahun lamanya.

"Kajian sebelum ini menganggap hanya beberapa spesis sahaja yang diperlukan untuk menyediakan satu perkhidmatan di bawah satu set keadaan persekitaran," kata Prof Michel Loreau dari jabatan biologi University McGill yang menyelia kajian ini. "Kajian-kajian ini mendapati bahawa banyak spesis muncul berlebihan. Jadi, ia kelihatan seperti kepupusan banyak spesis tidak akan menjejaskan fungsi ekosistem kerana spesis lain boleh mengimbangi/mengganti kehilangan mereka."

Salah satu contohnya ialah pembasmian hutan di Borneo. Apabila pelbagai spesis pokok ditebang dan diganti dengan tanaman semula spesis tunggal seperti spesis akasia, perkhidmatan ekosistem hutan terganggu sama sekali kerana tiada lagi diversiti tumbuhan di dalam ekosistem.

Kini, dengan melihat kepada spesis tumbuhan padang rumput, penyelidik telah mendapati bahawa kebanyakan spesis yang dikaji adalah penting sekurang-kurangnya sekali bagi penyenggaraan perkhidmatan ekosistem, kerana set spesis yang berbeza penting pada tempoh tahun-tahun yang berbeza, di tempat-tempat yang berbeza, untuk perkhidmatan yang berbeza, dan di bawah perubahan global yang berbeza (contohnya, senario perubahan iklim atau penggunaan tanah). Tambahan pula, spesis yang diperlukan untuk menyediakan satu perkhidmatan untuk beberapa tahun tidak sama seperti spesis yang diperlukan untuk menyediakan pelbagai perkhidmatan dalam satu tahun. "Ini bermakna bahawa biodiversiti adalah lebih penting untuk mengekalkan perkhidmatan ekosistem daripada yang difikirkan sebelumnya," kata Dr. Forest Isbell, penulis utama dan penyelidik kajian ini. "Keputusan kami menunjukkan bahawa banyak spesis diperlukan untuk mengekalkan perkhidmatan ekosistem pada pelbagai masa dan tempat dalam dunia yang berubah-ubah, dan spesis ini tidak berlebihan daripada apa yang difikirkan sebelum ini."

Para saintis yang terlibat dalam kajian ini juga menawarkan cadangan untuk menggunakan keputusan ini untuk memberi keutamaan kepada usaha-usaha pemuliharaan dan meramalkan akibat daripada kepupusan spesis. "Ia adalah baik untuk mengetahui kumpulan spesis yang menggalakkan fungsi ekosistem di bawah beratus-ratus set keadaan alam sekitar," kata Isbell, "kerana ini akan membolehkan kita untuk menentukan sama ada sesetengah spesis menyediakan perkhidmatan ekosistem di bawah keadaan alam sekitar yang biasa pada masa kini, atau di bawah keadaan yang akan menjadi semakin biasa pada masa depan." Tetapi Michel Loreau, McGill, menambah nota amaran: "Kita perlu berhati-hati apabila membuat ramalan ketidakpastian terhadap perubahan masa depan alam sekitar kerana ini bermakna kita juga perlu menjalankan pendekatan berjaga-jaga bagi memulihara biodiversiti seberapa banyak yang mungkin."

Penyelidikan ini dibiayai oleh geran penyelidikan Majlis Sains Semulajadi dan Kejuruteraan Kanada dan program Pengerusi Penyelidikan Kanada.

Ekosistem yang mempunyai biodiversiti tinggi mampu bertahan kepada tekanan

Ekosistem dengan biodiversiti pada tahap yang tinggi boleh berhadapan dengan tekanan (stress) yang lebih, seperti suhu yang lebih tinggi atau peningkatan kepekatan garam, daripada ekosistem yang mempunyai biodiversiti yang kurang. Mereka juga boleh mengekalkan perkhidmatan mereka untuk jangkamasa yang lebih panjang, penemuan daripada ahli botani dan ekologi dari Universiti Zurich dan Göttingen. Kajian mereka menyediakan bukti pertama hubungan antara intensiti tekanan dan fungsi ekosistem.

Suhu purata yang lebih tinggi dan peningkatan kepekatan garam adalah faktor tekanan yang dihadapi oleh ekosistem pada hari ini berikutan perubahan iklim. Walau bagaimanapun, adakah semua ekosistem bertindak balas terhadap tekanan dengan cara yang sama dan apakah kesan tekanan pada perkhidmatan ekosistem, seperti pengeluaran biojisim? Ahli botani dan ekologi dari Universiti Zurich dan Göttingen mendapati kepelbagaian spesis dalam ekosistem membantu untuk bertahan kepada stress.

Para saintis mengkaji sebanyak 64 spesis mikroalga yang mempunyai sel tunggal daripada Koleksi Kultur Alga SAG di Göttingen. Ia berada dalam rantaian makanan yang paling bawah dan menyerap CO₂ daripada alam sekitar berbahaya melalui fotosintesis. "Lebih banyak spesis mikroalga yang ada dalam sistem, lebih mantap sistem ini bagi menghadapi tekanan sederhana berbanding dengan sistem yang mempunyai spesis yang kurang," kata Bastian Steudel pengarang pertama yang menjelaskan salah satu keputusan eksperimen. Sistem dengan beberapa spesis yang lebih tinggi itu boleh menyimpan pengeluaran biojisim mereka dengan stabil dan lebih lama daripada mereka yang mempunyai biodiversiti yang rendah.

Secara keseluruhan, penyelidik mengkaji enam intensiti yang berbeza pada dua kecerunan tekanan. Dalam kes intensiti yang sangat tinggi, kesan positif biodiversiti berkurangan atau terhenti sama sekali. Walau bagaimanapun, peningkatan tekanan dalam sistem yang mengandungi hanya beberapa spesis mempunyai kesan yang jauh lebih negatif berbanding dengan mereka yang mempunyai tahap biodiversiti yang tinggi. "Hasil kajian menunjukkan bahawa tahap biodiversiti di bawah tekanan adalah amat penting untuk mengekalkan pengeluaran biojisim," kata Steudel, penyelia PhD Michael Kessler, yang merumuskan kepentingan projek penyelidikan tersebut.

Trichoderma sebagai agen kawalan biologi

Jika anda membaca blog Mak Tam, ada ditulis berkenaan peranan mikrob dalam mengawal penyakit tumbuhan. Dalam penulisan tersebut, mikrob yang ditunjukkan ialah sejenis kulat (fungi) Thricoderma.

Trichoderma merupakan genus kulat yang hadir dalam semua tanah, di mana mereka adalah kulat yang paling lazim dan boleh dikultur (dibiakkan). Banyak spesies dalam genus ini bersimbiosis dengan tumbuhan. Terdapat 89 spesis kulat ini. Kulat ini membiak dengan aktif pada suhu 25-30°C, tetapi tidak akan tumbuh pada suhu 35°C. Rajah 1 (kiri) menunjukkan kewujudan koloni kulat Trichoderma secara semulajadi (dari Wikipedia). Trichoderma biasanya mempunyai konidia (spora) yang bewarna putih, hijau atau kuning. Trichoderma membuat koloni pada akar tumbuhan dan beberapa jenis (strain) kulat ini mempunyai daya saing yang tinggi dalam rizosfera dan mampu membiak ketika akar tumbuhan sedang berkembang. Trichoderma spp. juga menyerang, menjadi parasit dan mendapatkan pemakanan dari kulat lain. Mereka juga telah membangunkan pelbagai mekanisme untuk menyerang kulat lain dan meningkatkan pertumbuhan akar pokok. Sesetengah spesis Trichoderma boleh mengawal hampir semua jenis kulat dan patogen yang membawa penyakit kepada tumbuhan.

Rajah 2: Kultur Trichoderma harzianum. Kultur berwarna putih tanpa spora manakala kultur berwarna hijau menunjukkan kehadiran spora. Kredit gambar: Cornell University.

Rajah 3 (kanan): Rupa bentuk Trichoderma harzianum (dari Wikipedia). Spesis seperti T. harzianum, T. viride and T. hamatum memang dikenali sebagai agen kawalan biologi. Beberapa produk fungisid dibuat daripada T. harzianum dan dikomersilkan bagi mengawal penyakit bawaan Botrytis, Fusarium dan Penicillium spp. Selain itu, spesis seperti T. reesei, T. longibratum dan T. harzianum digunakan dalam industri bagi menghasilkan enzim.

Di samping membuat koloni pada akar, Trichoderma meningkatkan perkembangan pokok dan pertumbuhan akar. Trichoderma membantu pokok untuk menghadapi tekanan melalui perkembangan akar, melarut dan memecahkan nutrien tidak organik, menghalang pembentukan enzim patogen berbahaya dan membentuk ketahanan kepada pokok bagi melawan penyakit.

Rajah 4: Pengkolonian T. harzianum T22 pada akar rerambut jagung. Kredit gambar: Cornell University.

Beberapa kebolehan kulat ini telah dikaji oleh Cornell University. Mereka mendapati bahawa salah satu strain kulat ini meningkatkan bilangan akar umbi (beberapa meter di bawah permukaan tanah). Perkembangan ini membolehkan tanaman seperti jagung, dan tumbuhan hiasan, seperti rumput turf, untuk menjadi lebih tahan kepada kemarau. Mungkin lebih penting lagi, penyelidikan baru-baru ini menunjukkan tanaman jagung yang akarnya dikoloni oleh Trichoderma T-22 mengurangkan keperluan baja nitrogen sehingga 40% berbanding tanaman jagung yang tidak dirawat dengan kulat ini. Penggunaan organisma ini boleh menyediakan satu kaedah bagi petani untuk mengekalkan produktiviti pertanian yang tinggi tanpa meningkatkan kos input. Kajian juga menunjukkan akar kacang soya yang dirawat dengan Trichoderma T-22 lebih sihat dan panjang (Rajah 5).

Rajah 5: Perbandingan akar kacang soya yang dikoloni oleh T. harzianum T22. Kredit gambar: Cornell University.

Nota: Ketika Bengkel Agroekologi di LOVELY Sik Prof. Madya Dr. Anizan Isahak menunjukkan kultur kulat Thricoderma yang diambil daripada sawah padi SRI organik di Tunjong, Kelantan. Strain ini digunakan untuk tanaman padi bagi menggalakkan perkembangan akar padi.

Memerangi perosak dengan biodiversiti

Kepelbagaian biodiversiti dalam pertanian sangat penting dalam memerangi perosak. Satu kertas kajian yang diterbitkan baru-baru ini; Tooker, J., & Frank, S. (2012). Genotypically diverse cultivar mixtures for insect pest management and increased crop yields Journal of Applied Ecology memberi pencerahan berkenaan biodiversiti dalam pertanian dalam mengawal perosak.

Banyak bukti yang menyokong potensi variasi intra-spesis untuk menyumbang kepada kawalan serangga perosak yang berkesan tetapi sangat sedikit usaha dibangunkan bagi sokongan empirikal atau amalan pelaksanaan yang berdaya maju dalam sistem pertanian. Oleh itu, pelaksanaan amalan ini adalah terhad.

Dan ada pelbagai bukti yang menunjukkan bahawa kepelbagaian genotip (variasi antara varieti) dan kepelbagaian genetik (perubahan di peringkat pelbagai populasi) umumnya mengurangkan kesan perosak. Mungkin persoalan yang timbul ialah mengapa tidak ada penyelesaian yang berkesan dalam cara pelaksanaan. Kesannya mungkin bermula dari bawah ke atas (bottom up), dengan menggunakan pelbagai mekanisme yang boleh mengurangkan keupayaan perosak untuk mencari perumah yang sesuai, atau dari atas ke bawah (top down), iaitu menggunakan pelbagai mekanisme yang bertindak melalui musuh semulajadi perosak.

Rajah 1: Kepelbagaian varieti memberi peluang kepada serangga predator menekan populasi serangga perosak (herbivor) yang merosakkan tanaman. Rajah ini menunjukkan secara konsep bagaimana kepelbagaian varieti mengurangkan serangan perosak berbanding tanaman monokultur. Kaedah ini lebih berkesan pada populasi perosak yang besar.

Masih banyak lagi yang perlu dipelajari tentang peranan kepelbagaian genotip dalam interaksi ekologi dan fungsi ekosistem, bukti yang sedia ada telah memberi harapan kepada pertanian kerana produktiviti, rintangan kepada herbivor (perosak) dan daya tahan kepada tekanan abiotik yang merupakan ciri-ciri penting dalam pengeluaran tanaman yang mampan. Selain itu, kepelbagaian genotip boleh dilaksanakan dengan perubahan yang agak kecil kepada amalan pertanian. Jika teori dan keputusan empirikal terus menyokong kesan baik kepelbagaian genotip bagi produktiviti tumbuhan, pendekatan mudah yang baharu untuk pertanian boleh mengubah strategi menanam dan produktiviti pertanian. Selain daripada penekanan terhadap "intensifikasi mampan" (sustainable intensification), sistem pengeluaran pertanian boleh menimbangkan penggunaan kepelbagaian biodiversiti bagi membantu pengeluaran pertanian yang tinggi dan mampan.

Semburan awal membawa padah

Wabak serangan bena perang adalah situasi yang tidak normal dalam ekosistem sawah padi. Wabak serangan merebak terjadi akibat salah urus di dalam amalan pertanian. Kawalan dengan menggunakan racun kimia secara berleluasa hanya akan memburukkan keadaan dan mewujudkan paradoks seperti mana yang pernah diterangkan sebelum ini.

Semburan racun serangga pada awal musim (40 hari selepas tabur) berkait rapat dengan kepercayaan petani bahawa perosak mula menyebabkan kerugian pada peringkat awal. Kawalan serangga seperti ulat lipat daun sering dibuat pada peringkat usia padi yang terlalu muda. Ini mengakibatkan penggunaan racun yang berlebihan dan membawa kepada penyalahgunaan racun. Tanpa disedari, semburan awal membuat sawah padi 10 kali lebih terdedah kepada wabak bena perang seperti mana yang diterangkan di sini. Ini kerana racun serangga akan membunuh serangga predator terutamanya serangga akuatik yang mencari mangsa di pangkal pokok padi. Akibatnya, populasi bena perang akan meningkat secara eksponential dan mengakibatkan kerosakan yang teruk seperti yang ditunjukkan di sini.

Kejuruteraan ekologi - tumbuhan berbunga bagi predator

Wabak serangan bena yang berterusan di dalam pengeluaran padi Asia telah membawa kepada peningkatan minat untuk mencari penyelesaian ekologi. Satu pendekatan ialah dengan menggunakan kejuruteraan ekologi untuk meningkatkan kesan musuh semulajadi oleh tumbuhan yang mempunyai nektar yang ditanam di ban sawah. Dalam penulisan sebelum ini ada ditunjukkan bahawa sawah padi dengan tumbuh-tumbuhan berbunga yang ditanam di ban mempunyai populasi predator dan parasitoid yang lebih tinggi.

Apakah tumbuhan yang mudah ditanam di sawah bagi tujuan ini?

Menguruskan perosak dengan alam semulajadi

Perosak harus dinilai semula secara kritikal dan dibuktikan bersalah sebelum penggunaan racun serangga difikirkan perlu. Ini adalah kesimpulan yang dibuat oleh Dr. K.L Heong dalam kajian meluas berkenaan dengan peranan biodiversiti dalam pengurusan serangga perosak padi. Penerbitan ini membuka jalan kepada pengurusan perosak yang mampan oleh biodiversiti dan perkhidmatan ekosistem.

Beratus-ratus spesies Artropod dalam ekosistem padi mempunyai pelbagai fungsi ekologi seperti herbivori (memakan tanaman padi), pemangsa, parasitization, pendebungaan, penguraian, dan kitaran nutrien. Herbivor sering dilabel sebagai "perosak" kerana mereka makan tumbuh-tumbuhan. Daripada lebih daripada 100 spesis, kurang daripada 10 spesis boleh menghasilkan kerugian (jika ia berlaku dalam jumlah yang cukup besar). Pemangsa dan parasitoid yang menyerang perosak akan memastikan populasi mereka terkawal. Hubungan jaringan makanan yang rumit diantara tumbuh-tumbuhan, serangga, dan biodiversiti yang kaya dengan spesis musuh semulajadi sentiasa berusaha ke arah keseimbangan untuk mencegah perkembangan dalam populasi spesis perosak.

Kejuruteraan ekologi adalah satu pendekatan untuk memulihkan atau meningkatkan biodiversiti spesies bunga dan fauna, landskap padi, supaya sumber dalam bentuk perlindungan dan makanan untuk musuh semulajadi dipertingkatkan. Ia adalah "rekabentuk masyarakat manusia dengan persekitaran semulajadi untuk manfaat kedua-duanya."

Menyelamatkan habitat

Dalam landskap padi, ban sawah dan habitat bukan padi menduduki sebahagian besar tanah. Ada yang dihuni dengan pokok buah-buahan dan pokok renek, atau ditanam dengan sayur-sayuran. Tetapi, petani sering menjadikannya sebagai kawasan sebagai tanah terbiar dan menyemburnya dengan racun perosak, kerana beranggapan kawasan ini menjadi perumah perosak. Kebanyakan perosak utama padi adalah monophagous (makanan mereka terhad kepada padi sahaja). Mereka hanya bergerak dari sawah ke sawah yang lain. Habitat bukan padi boleh menyediakan perlindungan, makanan, dan rumah untuk musuh semulajadi perosak padi.

Ban sawah dengan rumput saka Brachiaria adalah rumah kepada dua spesies cengkerik yang merupakan pemangsa yang "ganas" terhadap telur perosak yang diletakkan di atas daun. Mereka bergerak ke sawah padi mencari makanan pada waktu malam dan kembali ke rumah berumput mereka pada waktu siang. Banyak spesies labah-labah juga bergantung kepada habitat berumput ini.

Bunga vs perosak

Selain daripada memulihara habitat semulajadi, kejuruteraan ekologi boleh menambah biodiversiti melalui penanaman bunga yang kaya dengan nektar di atas ban sawah. Bunga-bunga ini menarik spesis lebah madu dan spesies lain yang menjalankan pendebungaan tanaman buah-buahan dalam landskap padi. Nektar juga merupakan makanan kepada banyak hymenopteran parasitoid, terutama yang mengawal spesies serangga perosak padi, seperti bena perang, pengorek batang dan ulat lipat daun.

Di Vietnam, kejuruteraan ekologi sawah, yang telah diperkaya dengan bunga yang kaya dengan nektar, mempunyai parasitisme lebih tinggi dan pemangsaan telur bena perang yang tertanam di dalam pokok padi meningkat dengan ketara. Tanpa menggunakan racun serangga, petani menuai hasil lebih tinggi tetapi dengan peningkatan besar dalam keuntungan daripada pengurangan penggunaan racun serangga. Perkara yang serupa telah diperhatikan dalam sawah padi hibrid di Jin Hua, China.

Tidak kepada racun

Gunakan racun serangga hanya apabila benar-benar perlu dan sebagai pilihan terakhir. Ini adalah satu rukun yang penting kejuruteraan ekologi. Racun serangga, adalah biosid. Organisma yang lebih berkemungkinan untuk dibunuh dalam sawah yang disembur racun serangga adalah yang mempunyai saiz kecil, badan lembut, dan mobiliti yang tinggi. Ironinya, spesis perosak cenderung untuk menjadi lebih besar dan kurang bergerak, maka mereka kurang terdedah kepada semburan.

Di samping itu, penyembur yang tidak berfungsi dengan baik menyebabkan semburan titisan jatuh di atas tanah atau ke dalam air yang menjejaskan banyak spesis predator. Memandangkan padi adalah habitat tidak kekal, semua spesies yang hidup di dalamnya adalah pendatang, termasuk perosak dan musuh semulajadi. Pada peringkat awal tanaman, perosak dan spesis musuh semulajadi bergerak di dalam sawah dan di mendudukinya. Ban sawah dengan bunga yang berkhidmat sebagai rumah musuh semulajadi menjadi sumber pemangsa seperti labah-labah dan cengkerik. Pemangsa akan makan penduduk awal, detritivore (organisma yang memakan sisa organik), seperti agas dan lalat dalam sistem akuatik padi sebelum perosak tiba. Juga dalam sistem akuatik padi, wujud pemangsa seperti microvelids - serangga yang menyerang perosak seperti jerung yang kelaparan.

Cabaran di dalam kejuruteraan ekologi

Spesis pemangsa dan parasitoid merupakan pengawal selia penting terhadap populasi perosak. Walau bagaimanapun, racun serangga digunakan semasa rutin semburan awal musim adalah sangat toksik, yang memusnahkan pemangsa dan parasitoid. Oleh itu, perosak dibiarkan tidak terkawal dan populasinya boleh membangun dengan pesat sehingga ke tahap yang merosakkan.

Sawah padi adalah secara semulajadi dikurniakan dengan kepelbagaian spesis pemangsa dan parasitoid; dan biodiversiti boleh dipertingkatkan dengan menanam bunga berdekatan dengan sawah. Tetapi, cabaran terbesar adalah untuk mendorong berjuta-juta petani untuk mengamalkan konsep-konsep ini, menghentikan rutin semburan awal musim, dan memperkayakan ban sawah dengan tanaman berbunga yang kaya dengan nektar.

Parasitization bukan merupakan satu konsep yang mudah bagi petani memahaminya dan parasitoid terlalu kecil untuk diperhatikan. Salah satu pendekatannya adalah dengan menggunakan lebah sebagai spesies petunjuk petani perhatikan. Lebah dan parasitoid tergolong kepada order hymenoptera, yang mempunyai ciri-ciri yang agak sama. Petani boleh memerhatikan dan memelihara "lebah dan saudara-mara mereka" dan menahan diri dari semburan racun serangga berbahaya kepada mereka.

Akhir sekali, etika dalam pemasaran racun serangga perlu diperbaiki dan mematuhi Kod Etika FAO bagi pengedaran dan penggunaan yang betul racun perosak di dalam iklan dan promosi. Di negara-negara pengeluar utama beras, racun perosak masih dan sedang dijual sebagai barangan pengguna, yang membawa kepada penggunaan yang berlebihan dan penyalahgunaan.

Kepelbagaian diversiti tumbuhan penting dalam penyeliaan servis ekosistem

Kaedah kejuruteraan ekologi untuk meningkatkan kepelbagaian flora bermatlamat untuk memulihkan dan meningkatkan perkhidmatan ekosistem dalam sistem tanaman padi. Ini dilakukan melalui meningkatkan kepelbagaian tumbuhan kerana mereka adalah sumber asas untuk artropod. Mereka menyediakan makanan dan perlindungan kepada musuh semulajadi yang melaksanakan pelbagai fungsi ekologi untuk menyediakan perkhidmatan ekosistem, terutama pemangsa dan parasitization. Apabila sawah padi di China dikelilingi dengan tanaman bijan, biodiversiti dan kepadatan parasitoid meningkat. Di Vietnam apabila ban sawah telah dihuni dengan pelbagai tumbuhan berbunga, parasitization telur bena perang meningkat dan populasi pemangsa telur, Cyrtorhinus, bertambah. Di China, Thailand dan Vietnam, teknik kejuruteraan ekologi menekankan peningkatan dalam biodiversiti tanaman bunga sebagai amalan yang petani boleh amalkan.

Penyelidik (ISBELL et al 2011) di NATURE baru-baru ini membuat kesimpulan bahawa kepelbagaian tumbuhan yang tinggi diperlukan untuk mengekalkan perkhidmatan ekosistem dalam ekosistem padang rumput, di mana 84% daripada spesies tumbuhan menyumbang ke arah sekurang-kurangnya satu perkhidmatan ekosistem. Penulisan ini juga dipetik oleh Dasar Alam Sekitar Suruhanjaya Sains Eropah.

Rajah 1: Kejuruteraan ekologi mempunyai dua komponen utama: Meningkatkan biodiversiti dan mengurangkan kemusnahan biodiversiti. Objektif utama adalah kepada perkhidmatan ekosistem maksimum.

Sawah padi di mana bean telah disembur dengan racun mempunyai biodiversiti labah-labah jauh lebih rendah. Satu lagi kajian yang diterbitkan dalam SCIENCE oleh Maestre et al (2012) juga menunjukkan bahawa kepelbagaian tumbuhan yang tinggi meningkatkan keupayaan ekosistem untuk mengekalkan fungsi berganda. Mereka mendapati bahawa kepelbagaian fungsi ekosistem positif dan signifikan yang berkaitan dengan kekayaan spesis tumbuhan.

Rajah 2: Landskap sawah padi yang biasa di Asia dengan kepelbagaian tumbuhan yang tinggi dan perkhidmatan ekosistem tetapi dimusnahkan oleh semburan racun serangga profilaktik.

Kebanyakan ekosistem padi di Malaysia, Indonesia Thailand, Vietnam dan Filipina dikelilingi oleh kepelbagaian bunga yang kaya, seperti pokok buah-buahan, rumput, pokok renek dan tumbuhan berbunga disamping kepelbagaian tumbuh-tumbuhan saka dan tahunan yang menyediakan makanan dan perlindungan kepada banyak spesis pemangsa dan parasitoid. Namun begitu, biodiversiti ini sering tidak dihargai, walaupun wujud kekayaan spesis pemangsa, parasitoid dan pendebunga yang terus untuk menyediakan perkhidmatan yang penting untuk mengekalkan pertanian. Kebanyakan sawah padi biasanya disembur dengan racun perosak yang memusnahkan biodiversiti, fungsi dan perkhidmatan ekologi yang berkaitan.

Ia adalah penting bagi kita untuk melaksanakan usaha-usaha tambahan untuk melindungi biodiversiti flora dan fauna dalam ekosistem padi kepada perkhidmatan ekosistem selamat dan meningkatkan pengurusan perosak dengan alam semulajadi. Memperkayakan habitat bukan padi dengan kepelbagaian tumbuh-tumbuhan adalah asas untuk memulihkan perkhidmatan pengawalseliaan perosak. Aplikasi profilaktik bahan kimia daripada racun adalah tidak bijak kerana mereka mengatasi dan menghalang semua cubaan untuk mengembalikan biodiversiti. Di samping itu juga, penggunaan racun hanya akan meningkatkan kos dan mencemarkan persekitaran, air dan tanah.

Kejuruteraan ekologikal - cabaran besar berada di hadapan

Perkhidmatan ekosistem

Rajah 1: Servis ekosistem di sawah padi

Perkhidmatan ekosistem, ecosystem services (ES) didefinisikan sebagai "manfaat yang didapati daripada ekosistem" (MA 2005) dan mereka termasuk perkhidmatan yang berkaitan dengan peruntukan, pengawalseliaan, menyokong, dan fungsi budaya (Rajah 1). Pertama kali dicadangkan oleh Daily (1997), konsep ES telah mendapat sokongan yang besar dan "kejuruteraan ekologi" telah muncul sebagai paradigma baharu untuk pengurusan perosak pertanian (Gurr et al 2004). Perkhidmatan peruntukan termasuk pengeluaran makanan, air tawar, bahan api, kayu, dan serat. Perkhidmatan sokongan pada dasarnya menyediakan penyelenggaraan asas sumber termasuk kitaran nutrien, pembentukan tanah, dan pengeluaran primer. Perkhidmatan budaya menyediakan manusia dengan nilai-nilai estetik dan rohani, pendidikan, dan rekreasi, dan mengawalselia perkhidmatan termasuk pembersihan air dan iklim dan pengawalan banjir. Mengawalselia perkhidmatan yang berkaitan langsung kepada pertanian lestari adalah pendebungaan, rintangan pencerobohan perosak, kawalan biologi semulajadi, dan pengawalan perosak dan penyakit. Biodiversiti adalah asas ES menyumbang kepada pengeluaran makanan melalui tanaman dan biodiversiti genetik (Rajah 2).

Rajah 2: Biodiversiti, fungsi ekosistem dan perkhidmatan ekosistem

Disamping itu, biodiversiti melalui fungsi-fungsi ekologi menyumbang untuk mengawalselia perkhidmatan, seperti pendebungaan, rintangan pencerobohan, kawalan biologi semulajadi dan pengawalan penyakit dan perosak. Sebagai contoh, kehilangan kekayaan spesis lebah dan syrphid dikaitkan secara langsung dengan kehilangan perkhidmatan pendebungaan (Beismeijer et al 2006). Dalam pengurusan perosak, dua fungsi ekologi penting adalah pemangsa dan parasitization dan mereka dikaitkan dengan biodiversiti pemangsa dan parasitoid. Konsep ES telah digunapakai sebagai rangka kerja untuk pengurusan sumber asli di dalam penyelidikan integratif kerana ia boleh mengintegrasikan ekologi, sosial dan dimensi ekonomi dan juga boleh dimasukkan ke dalam bidang pengeluaran makanan serta objektif pemuliharaan.

Kejuruteraan ekologi - Pembangunan, Aplikasi dan Cabaran

Di dalam jurnal Ecological Engineering Jilid 45 (2012) bertajuk “Ecological Engineering – Its Development, Applications and Challenges” editorial oleh Clive Jones menggariskan tiga cabaran besar untuk masa depan kejuruteraan ekologi, ecological engineering (EE) - cabaran etika, hubungan dan intelektual. Ketiga-tiga cabaran perlu dipenuhi dan disepadukan ke dalam amalan untuk mencapai matlamat bercita-cita tinggi untuk mencapai kelestarian. Kejuruteraan ekologi bertujuan untuk "mengintegrasikan masyarakat manusia dengan alam semulajadi untuk faedah kedua-duanya". Maka wujud keperluan bagi menyuarakan etika dan terjemahannya ke dalam amalan untuk mengelakkan kekeliruan, salah tafsir dan penyalahgunaan. Panduan etika bagi kejuruteraan ekologi perlu dibangunkan.

Cabaran utama adalah untuk menangani soalan "perlukah hubungan antara kejuruteraan ekologi dan masyarakat?" Untuk berhadapan dengan cabaran alam sekitar, kejuruteraan ekologi perlu dibangunkan dengan kaedah yang pantas dan dapat diterima pakai secara meluas secepat mungkin. Sokongan dan hubungan dengan segmen lain peting bagi menjayakan kejuruteraan ekologi.

1. Sains dan teknologi - Kita tidak boleh mencipta dan melaksanakan rekabentuk EE tanpa sains sosial dan sains sosial boleh mengabaikan sains semulajadi. Sebagai contoh di Viet Nam, pelbagai pihak berkepentingan di dalam aktiviti yang melibatkan pertanian, perkhidmatan pengembangan, pakar komunikasi dan pegawai-pegawai kerajaan tempatan menjalankan penyelidikan dan membangunkan pelbagai kempen media dan siri TV.

2. Projek EE melibatkan rundingan pelbagai pihak berkepentingan dan pengurusan. Penggunaan proses penyertaan pelbagai pihak berkepentingan (Escalada dan Heong 2012) yang digunakan dalam perancangan dan pengurusan projek adalah satu pendekatan yang baik.

3. Pengetahuan domain tertentu dan teknologi adalah penting. EE bagi pengurusan perosak tidak boleh dibangunkan tanpa ahli entomologi yang memahami ekologi perosak dan sosiologi yang memahami cara petani membuat keputusan, komunikasi dan penggunaan.

4. Pemuliharaan dan pemulihan adalah komponen penting. Perniagaan, terutamanya industri racun perosak, akan menghadapi cabaran dalam membangunkan amalan mampan yang akan mengurangkan penggunaan racun serangga. Namun, penyertaan aktif mereka adalah perlu untuk membawa perubahan. Perubahan perlu dimulakan dengan mematuhi kod etika FAO. Di Thailand apabila Thai Agro-Business Association (TABA) telah dijemput untuk membantu dalam kempen "menghentikan penggunaan cypernmethrin dan abamectin", mereka menyumbang secara aktif untuk mengembalikan biodiversiti dan mencegah wabak perosak. Interaksi sedemikian, adalah menggalakkan dan diperlukan untuk EE diterimapakai secara meluas bagi mengelakkan kesengsaraan berterusan kepada petani. Satu lagi bidang penting ialah dasar. Dasar yang kukuh diperlukan untuk menggalakkan kelestarian dan untuk memulihara perkhidmatan ekosistem. Viet Nam pada hari ini berjaya membangun dan melaksanakan peraturan ketat pemasaran racun perosak untuk mengurangkan penyalahgunaannya.

EE pada ketika ini merupakan cabaran intelektual yang besar. Ia memerlukan pemikiran trans-disiplin dan gabungan intelek yang mengintegrasikan teori ekologi, biologi pemuliharaan, agronomi, sains perlindungan tumbuhan, ekonomi, sains komunikasi dan pelbagai ilmu sains lain. Adalah lebih mudah untuk kembali ke zon selesa. Sebagai alternatif, kita boleh menerima ketidakselesaan dan membina sebuah sekolah pemikiran baharu yang lebih luas dengan gabungan pelbagai idea. Persoalan utama ialah apa yang akan menjadi asas sekolah baharu ini?

Rajah 3: Ekologi kejuruteraan (EE) adalah untuk memulihkan dan memelihara biodiversiti, fungsi ekologi dan perkhidmatan ekosistem.

Kesihatan ekosistem adalah titik akhir yang diingini kejuruteraan ekologi (Costanza 2012). Ekosistem padi sihat dan bebas daripada "sindrom kesusahan" jika ia adalah stabil dan mampan. Wabak bena perang merupakan sindrom kesusahan yang boleh dielakkan. Ekosistem adalah "sihat", jika ia adalah aktif (dengan aktiviti biologi yang berterusan) dan mengekalkan organisasi (struktur jaringan makanan) dan autonomi dari masa ke masa dan daya tahan kepada tekanan (seperti pencerobohan perosak). Ketiga-tiga kategori umum prestasi dinilai dengan parameter berikut:

1. Vigor - produktiviti utama. Hasil dan produktiviti yang tinggi dan stabil. Tiada wabak perosak.

2. Organization - bilangan dan kepelbagaian interaksi antara komponen. Kekayaan diversiti spesis dan rantaian makanan yang panjang. Semburan racun serangga cenderung untuk mengganggu hubungan mangsa-pemangsa dan harus dielakkan sejauh mungkin.

3. Resilience - keupayaan untuk mengekalkan struktur dan corak tingkah laku dalam kehadiran tekanan, misalnya keupayaan pokok padi untuk menahan pencerobohan bena perang dan keupayaan untuk pulih dari kerosakan daun dan batang oleh serangan perosak.

Kejuruteraan ekologi ditakrifkan sebagai rekabentuk ekosistem mampan yang mengintegrasikan masyarakat manusia dengan alam semulajadi untuk manfaat kedua-duanya (Mitsch 2012). Ia telah dibangunkan sejak 30 tahun lepas dan sangat pesat dalam tempoh 10 tahun lepas. Untuk pengurusan perosak, buku pertama diterbitkan pada tahun 2004 (Gurr et al, 2004) dan diikuti dengan baru-baru ini oleh Gurr et al 2012 dengan dua bab berkenaan padi. Dalam pengurusan perosak padi idea EE mula diperkenalkan pada tahun 2008 dalam Rice Planthopper Conference di IRRI (Gurr 2009).